క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ యొక్క అనువర్తనం

క్వాంటం అనువర్తనంమైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ

బలహీనమైన సిగ్నల్ గుర్తింపు
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ యొక్క అత్యంత ఆశాజనకమైన అనువర్తనాలలో ఒకటి, అత్యంత బలహీనమైన మైక్రోవేవ్/RF సిగ్నల్స్‌ను గుర్తించడం. సింగిల్ ఫోటాన్ డిటెక్షన్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ వ్యవస్థలు సాంప్రదాయ పద్ధతుల కంటే చాలా ఎక్కువ సున్నితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, పరిశోధకులు ఎటువంటి ఎలక్ట్రానిక్ యాంప్లిఫికేషన్ లేకుండా -112.8 dBm అంత తక్కువ సిగ్నల్స్‌ను కూడా గుర్తించగల ఒక క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ వ్యవస్థను ప్రదర్శించారు. ఈ అత్యధిక సున్నితత్వం దీనిని డీప్ స్పేస్ కమ్యూనికేషన్స్ వంటి అనువర్తనాలకు ఆదర్శంగా చేస్తుంది.

మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్
క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్, ఫేజ్ షిఫ్టింగ్ మరియు ఫిల్టరింగ్ వంటి అధిక బ్యాండ్‌విడ్త్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ ఫంక్షన్‌లను కూడా అమలు చేస్తుంది. ఒక డిస్పర్సివ్ ఆప్టికల్ ఎలిమెంట్‌ను ఉపయోగించి మరియు కాంతి తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, పరిశోధకులు 8 GHz వరకు RF ఫేజ్ షిఫ్ట్‌లను మరియు 8 GHz వరకు RF ఫిల్టరింగ్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌లను సాధించవచ్చని నిరూపించారు. ముఖ్యంగా, ఈ ఫీచర్లన్నీ 3 GHz ఎలక్ట్రానిక్స్‌ను ఉపయోగించి సాధించబడ్డాయి, ఇది దీని పనితీరు సాంప్రదాయ బ్యాండ్‌విడ్త్ పరిమితులను మించిందని చూపిస్తుంది.

స్థానికేతర ఫ్రీక్వెన్సీ నుండి సమయ మ్యాపింగ్
క్వాంటం ఎంటాంగిల్‌మెంట్ ద్వారా సాధ్యమయ్యే ఒక ఆసక్తికరమైన సామర్థ్యం ఏమిటంటే, నాన్-లోకల్ ఫ్రీక్వెన్సీని టైమ్‌కు మ్యాప్ చేయడం. ఈ టెక్నిక్, కంటిన్యూయస్-వేవ్ పంప్డ్ సింగిల్-ఫోటాన్ సోర్స్ యొక్క స్పెక్ట్రమ్‌ను, సుదూర ప్రదేశంలోని టైమ్ డొమైన్‌కు మ్యాప్ చేయగలదు. ఈ సిస్టమ్ ఎంటాంగిల్డ్ ఫోటాన్ జతలను ఉపయోగిస్తుంది, వీటిలో ఒక బీమ్ స్పెక్ట్రల్ ఫిల్టర్ గుండా, మరొకటి డిస్పర్సివ్ ఎలిమెంట్ గుండా వెళుతుంది. ఎంటాంగిల్డ్ ఫోటాన్‌లు ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉండటం వల్ల, స్పెక్ట్రల్ ఫిల్టరింగ్ మోడ్ నాన్-లోకల్‌గా టైమ్ డొమైన్‌కు మ్యాప్ చేయబడుతుంది.
పటం 1 ఈ భావనను వివరిస్తుంది:

ఈ పద్ధతి, కొలవబడే కాంతి మూలాన్ని నేరుగా మార్చకుండానే, సౌకర్యవంతమైన వర్ణపట కొలతను సాధించగలదు.

సంపీడన సెన్సింగ్
క్వాంటంమైక్రోవేవ్ ఆప్టికల్ఈ సాంకేతికత బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సిగ్నల్స్‌ను సంపీడన పద్ధతిలో గ్రహించడానికి ఒక కొత్త పద్ధతిని కూడా అందిస్తుంది. క్వాంటం డిటెక్షన్‌లో అంతర్లీనంగా ఉండే యాదృచ్ఛికతను ఉపయోగించి, పరిశోధకులు పునరుద్ధరించగల సామర్థ్యం ఉన్న ఒక క్వాంటం సంపీడన గ్రహణ వ్యవస్థను ప్రదర్శించారు.10 GHz RFస్పెక్ట్రా. ఈ వ్యవస్థ RF సిగ్నల్‌ను సుసంగత ఫోటాన్ యొక్క ధ్రువణ స్థితికి మాడ్యులేట్ చేస్తుంది. సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్షన్ అప్పుడు కంప్రెస్డ్ సెన్సింగ్ కోసం ఒక సహజమైన యాదృచ్ఛిక కొలత మాత్రికను అందిస్తుంది. ఈ విధంగా, బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సిగ్నల్‌ను యార్నిక్విస్ట్ శాంప్లింగ్ రేటు వద్ద పునరుద్ధరించవచ్చు.

క్వాంటం కీ పంపిణీ
సాంప్రదాయ మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ అనువర్తనాలను మెరుగుపరచడంతో పాటు, క్వాంటం టెక్నాలజీ క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (QKD) వంటి క్వాంటం కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలను కూడా మెరుగుపరుస్తుంది. పరిశోధకులు మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్‌లను సబ్‌క్యారియర్‌గా ఒక క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (QKD) వ్యవస్థపై మల్టీప్లెక్స్ చేయడం ద్వారా సబ్‌క్యారియర్ మల్టీప్లెక్స్ క్వాంటం కీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ (SCM-QKD)ను ప్రదర్శించారు. ఇది కాంతి యొక్క ఒకే తరంగదైర్ఘ్యంపై బహుళ స్వతంత్ర క్వాంటం కీలను ప్రసారం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, తద్వారా స్పెక్ట్రల్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది.
పటం 2 డ్యూయల్-క్యారియర్ SCM-QKD సిస్టమ్ యొక్క భావన మరియు ప్రయోగాత్మక ఫలితాలను చూపుతుంది:

క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్స్ టెక్నాలజీ ఆశాజనకంగా ఉన్నప్పటికీ, ఇంకా కొన్ని సవాళ్లు ఉన్నాయి:
1. పరిమితమైన రియల్-టైమ్ సామర్థ్యం: సిగ్నల్‌ను పునర్నిర్మించడానికి ప్రస్తుత వ్యవస్థకు చాలా సంచిత సమయం అవసరం.
2. బరస్ట్/సింగిల్ సిగ్నల్స్‌తో వ్యవహరించడంలో ఇబ్బంది: పునర్నిర్మాణం యొక్క గణాంక స్వభావం, పునరావృతం కాని సిగ్నల్స్‌కు దాని అనువర్తనీయతను పరిమితం చేస్తుంది.
3. నిజమైన మైక్రోవేవ్ తరంగరూపంలోకి మార్చండి: పునర్నిర్మించిన హిస్టోగ్రామ్‌ను ఉపయోగపడే తరంగరూపంలోకి మార్చడానికి అదనపు దశలు అవసరం.
4. పరికర లక్షణాలు: సంయుక్త వ్యవస్థలలో క్వాంటం మరియు మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ పరికరాల ప్రవర్తనపై మరింత అధ్యయనం అవసరం.
5. ఏకీకరణ: నేటి చాలా వ్యవస్థలు స్థూలమైన వివిక్త భాగాలను ఉపయోగిస్తాయి.

ఈ సవాళ్లను పరిష్కరించి, ఈ రంగాన్ని ముందుకు తీసుకెళ్లేందుకు, అనేక ఆశాజనకమైన పరిశోధనా దిశలు ఆవిర్భవిస్తున్నాయి:
1. రియల్ టైమ్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ మరియు సింగిల్ డిటెక్షన్ కోసం కొత్త పద్ధతులను అభివృద్ధి చేయండి.
2. ద్రవ మైక్రోస్పియర్ కొలత వంటి అధిక సున్నితత్వాన్ని ఉపయోగించే కొత్త అనువర్తనాలను అన్వేషించండి.
3. పరిమాణం మరియు సంక్లిష్టతను తగ్గించడానికి సమీకృత ఫోటాన్‌లు మరియు ఎలక్ట్రాన్‌ల ఆవిష్కరణను కొనసాగించండి.
4. సమీకృత క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటోనిక్ సర్క్యూట్లలో మెరుగైన కాంతి-పదార్థ పరస్పర చర్యను అధ్యయనం చేయండి.
5. క్వాంటం మైక్రోవేవ్ ఫోటాన్ టెక్నాలజీని ఇతర అభివృద్ధి చెందుతున్న క్వాంటం టెక్నాలజీలతో కలపండి.